一、充電設(shè)施技術(shù)及標(biāo)準(zhǔn)
(一)充電站發(fā)展趨勢
隨著新能源汽車的逐步推廣和產(chǎn)業(yè)化以及新能源汽車技術(shù)的日益發(fā)展，新能源汽車對充電站的技術(shù)要求體現(xiàn)了一致的趨勢，要求充電站具有相應(yīng)的發(fā)展目標(biāo)：
1、充電快速化
目前新能源汽車用鋰離子動力蓄電池仍然存在著比能量低、一次充電續(xù)駛里程短的問題。因此，在目前動力電池不能直接提供更多續(xù)駛里程的情況下，如果能夠?qū)崿F(xiàn)電池充電快速化，從某種意義上也就解決了電動汽車?yán)m(xù)駛里程短這個致命弱點。
2、充電通用化
在多種類型蓄電池、多種電壓等級共存的市場背景下，用于公共場所的充電裝置必須具有適應(yīng)多種類型蓄電池系統(tǒng)和適應(yīng)各種電壓等級的能力，即充電系統(tǒng)需要具有充電廣泛性，具備多種類型蓄電池的充電控制算法，可與各類電動汽車上的不同蓄電池系統(tǒng)實現(xiàn)充電特性匹配，能夠針對不同的電池進行充電。因此，在電動汽車商業(yè)化的早期，就應(yīng)該制定相關(guān)政策措施，規(guī)范公共場所用充電裝置與電動汽車的充電接口、充電規(guī)范和接口協(xié)議等。
3、充電智能化
制約電動汽車發(fā)展及普及的最關(guān)鍵問題之一，是儲能電池的性能和應(yīng)用水平。優(yōu)化電池智能化充電方法的目標(biāo)是要實現(xiàn)無損電池的充電，監(jiān)控電池的放電狀態(tài)，避免過放電現(xiàn)象，從而達(dá)到延長電池的使用壽命和節(jié)能的目的。充電智能化的應(yīng)用技術(shù)發(fā)展主要體現(xiàn)在以下方面：
●優(yōu)化的、智能充電技術(shù)和充電機、充電站；
●電池電量的計算、指導(dǎo)和智能化管理；
●電池故障的自動診斷和維護技術(shù)等。
4、電能轉(zhuǎn)換高效化
電動汽車的能耗指標(biāo)與其運行能源費緊密相關(guān)。降低電動汽車的運行能耗，提高其經(jīng)濟性，是推動電動汽車產(chǎn)業(yè)化的關(guān)鍵因素之一。對于充電站，從電能轉(zhuǎn)換效率和建造成本上考慮，應(yīng)優(yōu)先選擇具有電能轉(zhuǎn)換效率高，建造成本低等諸多優(yōu)點的充電裝置。
5、充電集成化
本著子系統(tǒng)小型化和多功能化的要求，以及電池可靠性和穩(wěn)定性要求的提高，充電系統(tǒng)將和電動汽車能量管理系統(tǒng)集成為一個整體，集成傳輸晶體管、電流檢測和反向放電保護等功能，無需外部組件即可實現(xiàn)體積更小、集成化更高的充電解決方案，從而為電動汽車其余部件節(jié)約出布置空間，大大降低系統(tǒng)成本，并可優(yōu)化充電效果，延長電池壽命。
經(jīng)過幾年的技術(shù)及應(yīng)用的積累，國內(nèi)的充電設(shè)備技術(shù)已達(dá)到大規(guī)模普及的條件，技術(shù)已不再成為行業(yè)發(fā)展的壁壘。
(二)充電設(shè)備的種類、應(yīng)用
充電技術(shù)包括車載便攜充電器、交流充電以及直流充電：(1)車載便攜充電器：連接普通家用 220V 插座，低功率，充電時間較長，一般僅作為應(yīng)急備用設(shè)備；(2)家用交流充電樁：供電動汽車車主私人使用，由電動汽車制造商配套安裝在家庭住宅停車位；(3)公用交流/直流充電樁：在公用停車場等，由充電樁運營商負(fù)責(zé)運營，為電動汽車提供充電服務(wù)；(4)直流充電站：即“快充”，特點是充電功率大，充電時間較短，一般按照城市規(guī)劃建設(shè)，功率通常在 60kW以上。
圖表 1 不同充電設(shè)施特性比較
一般意義上的充電設(shè)備指充電樁，分為交流充電樁和直流充電樁兩類。(注：本報告不討論無線充電，該領(lǐng)域分析請關(guān)注本微信公眾號后續(xù)的研究報告)
交流充電樁，俗稱就是“慢充”，固定安裝在電動汽車外、與交流電網(wǎng)連接，為電動汽車車載充電機(即固定安裝在電動汽車上的充電機)提供交流電源的供電裝置。交流充電樁只提供電力輸出，沒有充電功能，需連接車載充電機為電動汽車充電。相當(dāng)于只是起了一個控制電源的作用的。交流充電樁提供單或雙路220VAC/380VAC輸出接口，交流充電樁的輸出功率一般在5KW(220VAC)/20KW(380VAC)，但真正的充電功率是受車載充電機的制約的，一般小型電動汽車的車載充電功率在2-3KW之間。為40KWh左右的電動汽車充電，交流充電樁家庭用戶較多。
直流充電樁，俗稱就是“快充”，它是固定安裝在電動汽車外，與交流電網(wǎng)連接，可以為非車載電動汽車動力電池提供直流電源的供電裝置。直流充電樁的輸入電壓采用三相四線AC380V±15%，頻率50Hz，輸出為可調(diào)直流電，直接為電動汽車的動力電池充電。由于直流充電樁采用三相四線制供電，可以提供足夠的功率，輸出的電壓和電流調(diào)整范圍大，可以實現(xiàn)快充的要求。直流充電樁充電速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)快于交流充電樁，主要應(yīng)用于高速公路、城市干道、辦公樓、商場等對充電速度有較高要求的場所。
國內(nèi)電動汽車充電硬件接口除特斯拉外，其他車型充電接口已經(jīng)統(tǒng)一，交流充電接口為7孔，直流充電接口為9孔。
圖表 2 直流充電樁和交流充電樁充電原理及插頭示意圖
(三)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)不斷完善
目前，我國已基本建立充電基礎(chǔ)設(shè)施標(biāo)準(zhǔn)體系，包括術(shù)語、動力電池箱、充電系統(tǒng)及備、充換電接口、換電系統(tǒng)及設(shè)備、充/換電站及服務(wù)網(wǎng)絡(luò)、建設(shè)與運行、附加設(shè)備等8個部分，58項標(biāo)準(zhǔn)。
新標(biāo)準(zhǔn)對充電接口和通信協(xié)議進行了全面系統(tǒng)的規(guī)范，為充電設(shè)施質(zhì)量保證體系提供了技術(shù)保障，確保了電動汽車與充電設(shè)施的互聯(lián)互通，避免了市場的無序發(fā)展和充電“孤島”，有利于降低因不兼容而造成的社會資源浪費，對促進電動汽車產(chǎn)業(yè)政策落地，增強購買使用電動汽車消費信心將起到積極的促進作用。
2015 年 12 月，國家質(zhì)檢總局、國家標(biāo)準(zhǔn)委聯(lián)合國家能源局、工信部、科技部等部門發(fā)布新國標(biāo)，全面提升了充電的安全性與兼容性，對充電樁產(chǎn)業(yè)的規(guī)范發(fā)展奠定基石。
圖表 3 充電設(shè)施新國標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)及內(nèi)容
二、充電領(lǐng)域政策及補貼
(一)國家層面
截至2016年6月，國家共出臺新能源汽車相關(guān)政策30項，其中充電設(shè)施相關(guān)政策4項。
圖表 4 新能源汽車相關(guān)政策統(tǒng)計(截至2016年6月30日)
2015年11月，國家發(fā)改委發(fā)布了《電動汽車充電基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展指南(2015-2020年)》，明確提出到2020年，全國將新增集中式充換電站1.2萬座，分散式充電樁480萬個，以滿足全國500萬輛電動汽車充電需求。
2016 年1月，財政部、工信部、發(fā)改委、能源局聯(lián)合下發(fā)《關(guān)于“十三五”新能源汽車充電基礎(chǔ)設(shè)施獎勵政策及加強新能源汽車推廣應(yīng)用的通知》，未來各地方政府將繼續(xù)安排資金對充電基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、運營給予獎勵補貼。
(二)地方層面
2016年以來，地方層面的充電設(shè)施補貼陸續(xù)出臺并實施。截至2016年8月29日，全國共有北京、上海、廣州、中山、惠州、重慶、山東、青島、濰坊、河北、石家莊、衡水、山西、運城、瀘州、安徽、安慶、滁州、銅陵、淮北、天津濱海、武清、浙江、金華、溫州、許昌、鄭州、成都、杭州、合肥、廣西、柳州、云南、青海、江西、陜西、湖南、福建、甘肅、海南等14省26市出臺電動汽車充電規(guī)劃或補貼，而新疆、哈爾濱、貴陽、西安、煙臺、文昌、沈陽、?？凇⒑幽?、江蘇等10個省市自治區(qū)的充電規(guī)劃或補貼在其新能源汽車推廣方案(指導(dǎo)意見)中均有提及。
在電動汽車充電設(shè)施補貼方面，共有北京、上海、廣州、惠州、成都、西安、合肥、沈陽、西安、?？?、甘肅、江蘇11省市明確充電設(shè)施補貼標(biāo)準(zhǔn)，其中僅有上海、廣州、成都、甘肅四省市出臺了電動汽車充電補貼細(xì)則。
三、充電設(shè)施市場規(guī)模及空間
2015年，中國新能源汽車產(chǎn)量達(dá)到37.9萬輛，呈爆發(fā)式增長態(tài)勢，然而充電基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后。截至2015年底，國內(nèi)已建成的充換電站3600座，公共充電樁4.9萬個，車樁比大約為9：1，按照新能源汽車與充電樁1：1的標(biāo)準(zhǔn)配置來看，充電基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)缺口巨大。
國家能源局?jǐn)?shù)據(jù)顯示，截止2016年6月底，全國已建成公共充電樁8.1萬個，比去年底增長65%；隨車建成私人充電樁超過5萬個，比去年底增長約12%。2016年1-6月全國新能源汽車充電量超過6億千瓦時，替代燃油約20萬噸，電動汽車的發(fā)展對能源結(jié)構(gòu)調(diào)整和城市環(huán)境提升貢獻(xiàn)明顯。
根據(jù)國家規(guī)劃，到2020年建成1.2萬個集中式充電站，480萬個分散式充電樁，以滿足全國500萬輛電動汽車的充電要求。假設(shè) 1.2 萬座充換電站全部由 10 臺 100kW 直流充電樁構(gòu)成，充電設(shè)備占充電站總投入 30%，480 萬個散式充電樁為 7kW 交流充電樁，按照直流充電樁 1元/W、交流充電樁 0.35/W 的市場價格，充電設(shè)施市場空間將超過450億元。
圖表 5 2015-2020年國內(nèi)充電站及充電樁數(shù)量
四、充電站投資主體
我國充電設(shè)施投資主體主要有國網(wǎng)、南網(wǎng)、普天，其中國家電網(wǎng)作為落實國家新能源汽車戰(zhàn)略的主要實施者，近年來在充電設(shè)施建設(shè)領(lǐng)域始終保持行業(yè)主導(dǎo)地位。2015年，國家電網(wǎng)共完成充電設(shè)備招標(biāo)容量90萬KW，較 2014 年同比增長超 800%；2016年上半年，國家電網(wǎng)兩次招標(biāo)總?cè)萘窟_(dá)到 92.5 萬 kW，超過國網(wǎng)2015 年全年招標(biāo)總量。
圖表 6 國內(nèi)充電站投資主體市場結(jié)構(gòu)
五、充電設(shè)施運營模式情況
我國新能源汽車從2005年開始初見端倪，同時充電設(shè)施建設(shè)也開始從無到有，充換電站的運營模式也不斷創(chuàng)新。由起步階段的“換電為主、充電為輔”到目前以充電為主的模式，從趨勢來看，未來充電模式將成為行業(yè)主流的商業(yè)模式。
隨著“十三五”的推進，充電設(shè)施市場正在進入市場啟動期，主流廠商逐步確立，商業(yè)模式日益清晰，產(chǎn)業(yè)鏈分工進一步明確；2020年，我國充電設(shè)施市場有望進入高速發(fā)展期，行業(yè)進入門檻將顯著提升或出現(xiàn)壟斷現(xiàn)象，行業(yè)盈利水平將保持穩(wěn)定。
圖表 7 我國電動汽車充換電業(yè)務(wù)模式發(fā)展趨勢
盈利模式方面，目前國內(nèi)充電樁可見盈利模式仍以收取充電費用的單一方式為主，且受設(shè)備利用率較低等影響，盈利能力極低。以一座包括10臺100kW直流充電樁的充電站為例，在 30%建設(shè)補貼的情況下總投資約為 326.7 萬元，若每日累計充電時長為 5 小時，充電樁使用率為50%，則該充電站設(shè)備使用率為10.4%，計算可得該充電站內(nèi)部收益率為 12%，而設(shè)備使用率的提高將顯著提高充電站經(jīng)營水平。
圖表 8 充電站收益率測算
圖表 9 充電設(shè)備利用率與充電站內(nèi)部收益率之間的關(guān)系
目前國內(nèi)充電站建設(shè)不含征地費用的投資在300萬元至700萬元之間，同時還要考慮增建發(fā)電廠、改造變電站等配套設(shè)施。由于充電站直充模式下電動車需要較長時間的等待，這就決定了充電站的占地面積要比普通加油站要大，以便停下更多的車。而在寸土寸金的城市交通節(jié)點處的征地成本可能會非常高。為同樣數(shù)量的電動車充電所占用的面積比為普通汽車加油所占的面積要大5倍以上。在目前階段，新能源汽車保有量不足的情況下，充電站實際運營過程中很難盈利，這也是目前充電站建設(shè)低于預(yù)期的重要原因。
總體來看，受益于新能源汽車市場的快速發(fā)展，未來幾年將是充電設(shè)施建設(shè)的高峰期，但商業(yè)模式還處于探索階段，對參與企業(yè)而言(充電設(shè)施產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)將會在后續(xù)報告中分析)，有較大的不確定性。在設(shè)備行業(yè)，新進入者大多跨行，窺探新能源汽車行業(yè)的豐厚利潤，未來企業(yè)的競爭更加激烈。但從產(chǎn)業(yè)戰(zhàn)略層面來講，商業(yè)模式的選擇比虛假的市場繁榮更為重要，因此我們預(yù)計在充電設(shè)施行業(yè)，企業(yè)數(shù)量由少到多，再出現(xiàn)整合的發(fā)展規(guī)律。